【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括灭火系统的风力涡轮机。本专利技术还涉及一种操作所述风力涡轮机的方法。
技术介绍
1、风力涡轮机越来越多地用于产生电能。风力涡轮机通常包括塔架和安装在塔架上的机舱，毂部附接到机舱上。转子安装在毂部处并且联接到发电机。多个叶片从转子延伸。叶片被定向成使得，经过叶片的风转动所述转子，从而驱动发电机。因此，叶片的旋转能量被传递到发电机，发电机然后将机械能量转换成电力并且将电力传递到电网。
2、风力涡轮机放置在提供高风量的位置。这些位置可以是遥远的陆上位置或在海上的海上位置。为了输送电能，由风力涡轮机的发电机产生的电力行进到风电场的输电变电站，在输电变电站中，电力被转换成通常在130-765kv之间的高电压，以用于通过电力线在输电网上进行长距离传输。输电网将风电场的遥远位置连接到电网的变电站，该变电站将电力变换成与电网兼容的电压。
3、遥远风电场的问题在于，需要桥接风电场与电网的变电站之间的距离。需要具有非常高的安装成本的长电力线。
4、风力涡轮机技术的当前发展倾向于增加风力涡轮机的尺寸，以便通过更长的叶片和更高的塔架来获取更多的风能。由于风力涡轮机的尺寸增加，更多的电力被供应到电网，该电力将从风电场被输送到电网的最近输入点。增加通过长距离电力线传输的电力导致对电缆的更高要求和更高的成本。
5、为了减少由输电网的电力线传递的能量的量或者完全避免使用长距离电力线，可以在风力涡轮机附近安装电解单元。包括电解单元的风力涡轮机借助于发电机产生电力，并且借助于由风力涡轮机的至少一
6、电解单元是被配置成产生氢气的电力至气体单元(power-to-gas unit)。因此，由风力涡轮机产生的能量可用于电解过程中以产生氢气和氧气。这些气体可以在之后用于在燃料电池中产生电能或用于生产化学品，例如氨或甲烷。从电解单元产生的气体可以通过使用管道或通过将气体加压到容器中来运输，这比直接通过长距离电力线运输电力更便宜。
7、从现有技术中，例如在文献us 5,592,028a中，已知电解单元与风力涡轮机结合的使用，其中多个电解单元连接到风电场，并且借助于由风力涡轮机的发电机产生的电力来产生氢气。类似地，文献wo 2020/095012a1描述了一种用于大规模生产氢气的海上风力涡轮机系统，其包括具有脱盐单元和电解单元的浮动塔架结构。
8、在具有电解单元的风电场中，由于在风力涡轮机和电解单元中使用的电气设备以及由于任何其它原因，火灾可能开始发生。由于存在由电解单元产生的氢气，风力涡轮机处的火灾是非常危险的，并且可能导致严重的材料和人身伤害。气态氢气的可燃性在风力涡轮机用于产生氢气时导致与氢气相关的爆炸的风险。这是商业和安全风险两者，因为氢气不仅可能损坏风力涡轮机本身，而且没有气味并且通常不可被可能不知不觉地在爆炸性环境中工作的人员检测到。因此，应尽可能快地扑灭源自风力涡轮机的火灾以降低这种风险。
9、常见的灭火系统，例如wo2004098718a1中公开的用于建筑物的灭火系统，使用通常与水混合的灭火剂来灭火。然而，由于风力涡轮机处可用的空间有限并且这些灭火剂需要定期检查，因为它们具有到期日，所以这种解决方案对于海上风力涡轮机是不可行的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供具有灭火系统的风力涡轮机，该灭火系统减轻与在产生氢气的风力涡轮机处开始的火灾相关联的风险。
2、这通过根据权利要求1的风力涡轮机和根据权利要求15的操作风力涡轮机的方法来实现。
3、根据本专利技术，竖立在水体中的风力涡轮机包括：发电机；基座；机舱；塔架，其具有安装到基座的第一端和支撑机舱的第二端；电解单元，其由发电机供电以从输入流体(特别是水)产生氢气；以及流体供应组件，其用于将输入流体从布置在水平面下方的流体入口供应到布置在水平面上方的电解单元。所产生的氢气可以通过氢气输出从风力涡轮机中取出。
4、因此，发电机产生电力，并且将所产生的电力的至少一部分供应给电解单元，因为两个部件被电联接。
5、由于例如取决于天气条件和风水平的发电波动，难以预见风力涡轮机到电网或到能量存储装置的电力输出。通过使用由发电机产生的能量的一部分来产生氢气，可以减轻波动。氢气可以通过与电解单元的输出联接的系统出口从风力涡轮机中取出。
6、因此，由发电机产生的能量的至少一部分可以用于为电解单元供电，使得电网不因波动的发电设施的发电峰值而过载。此外，如果在到电网的输出中出现问题，则电力可以被完全重新引导到电解单元，使得仅产生氢气。所产生的氢气通常为气态，其可以被压缩和/或与其它组分混合至更易于储存和/或运输的液态。
7、电解单元也可以是进行电解并产生其它气体的混合气体发生器。例如，电解单元可以对水和二氧化碳进行电解，以产生由氢气和一氧化碳构成的混合气体。替代地，氢气可以与天然气混合，这增加了氢气的氢/碳比，并且使其火焰速度高达压缩天然气的八倍。
8、根据本专利技术，风力涡轮机还包括灭火系统，所述灭火系统通过流体连接而连接到流体供应组件，流体连接用于将输入流体供应到所述灭火系统。
9、因此，流体供应组件既用于将输入流体供应至电解装置，又用于将输入流体供应至灭火系统。
10、流体供应组件可以使用相同的流体连接以向电解装置和灭火系统两者供应输入流体，或者流体供应组件可以使用两个单独的流体连接。通过具有相同的流体连接，可以节省成本。然而，通过具有两个单独的流体连接，系统的可靠性增加。
11、具有连接到流体供应组件的灭火系统的优点在于，如果流体供应组件已经就位以用于将输入流体供应到电解装置，则这是不需要任何复杂的结构变化的成本有效的解决方案。所述灭火系统也可以用作包括流体供应组件的现有风力涡轮机的“附加”解决方案。
12、灭火系统可以与其它安全系统结合以使爆炸的危险最小化，所述其它安全系统是例如氢气净化系统。灭火系统通过用输入流体冷却风力涡轮机的部件来保护所述部件免受火灾和源自火灾的热量。灭火系统也可以用作预防措施，以防止其它部件着火和受损。
13、根据本专利技术的优选实施例，灭火系统包括备用电力单元，用于在火灾的情况下和/或在来自发电机的电力的短路的情况下向流体供应组件的部件和/或灭火系统供应电力。这是确保灭火系统将在火灾情况下工作的附加安全措施。备用电力单元可以布置在具有增加的防火措施的模块中。
14、例如，在主电力系统故障的情况下，备用电力单元向泵以及灭火系统和流体输入组件的阀或喷嘴供电。因此，在任何给定的情况下，灭火系统将继续操作。备用能源可以是为泵和灭火系统提供能量的电池或燃料电池。该备用能量供应可以避开火灾，并且可以与任何其它设备分开放置，例如尽可能远离可能是发生火灾的源的任何设备，例如电解槽、变压器和其它电气设备。备用系统也可以放置在塔架或机舱内。
15、根据本专利技术的另一优选实施例，灭火系统是喷淋灭火系统。...
【技术保护点】
1.一种风力涡轮机(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述灭火系统(50)是喷淋灭火系统(51)，所述喷淋灭火系统(51)包括具有多个喷嘴(53)的水平喷洒喷嘴装置(52)。
3.根据权利要求2所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述喷嘴(53)布置在框架(54)处，所述框架用于支撑并用于将所述输入流体(9)引导至所述喷嘴(53)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述风力涡轮机(1)还包括电解单元平台(32)，所述电解单元平台至少支撑所述电解单元(3)的位于水平面(31)上方的部分。
5.根据权利要求4所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述电解单元平台(32)支撑用于存储设备的多个容器(16)，所述设备例如是电解单元(3)。
6.根据权利要求5所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述灭火系统(50)布置在所述电解单元平台(32)处或附近，特别是所述容器(16)处或附近。
7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述灭
8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述电解单元(3)包括脱盐单元(11)，其中供应到所述灭火系统(50)的所述输入流体(9)在到达所述灭火系统(50)之前被引导通过所述脱盐单元(11)，以避免盐和其他杂质阻塞所述灭火系统(50)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述流体供应组件(21)包括用于过滤所述输入流体(9)的过滤器。
10.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述流体供应组件(21)包括用于将加压输入流体(9)引导到所述灭火系统(50)的泵(24)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述灭火系统(50)包括火灾检测器，所述火灾检测器被布置成检测火灾的特征并且产生指示由所述传感器检测到的火灾的输出信号。
12.根据权利要求11所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述灭火系统(50)由控制单元控制，其中，当所述火灾检测器检测到火灾的存在时，所述控制单元启动所述灭火系统(50)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述流体供应组件(21)包括柔性软管(26)和软管绞盘(26)，所述软管绞盘配置成旋转以将所述软管(26)卷绕在其上，其中，所述流体入口(23)布置在所述柔性软管(26)的端部处。
14.根据权利要求13所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述流体供应组件(21)还包括用于引导和支撑所述软管(26)的引导装置(30)。
15.一种将输入流体(9)供应到根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(1)的灭火系统(50)的方法，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种风力涡轮机(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述灭火系统(50)是喷淋灭火系统(51)，所述喷淋灭火系统(51)包括具有多个喷嘴(53)的水平喷洒喷嘴装置(52)。
3.根据权利要求2所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述喷嘴(53)布置在框架(54)处，所述框架用于支撑并用于将所述输入流体(9)引导至所述喷嘴(53)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述风力涡轮机(1)还包括电解单元平台(32)，所述电解单元平台至少支撑所述电解单元(3)的位于水平面(31)上方的部分。
5.根据权利要求4所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述电解单元平台(32)支撑用于存储设备的多个容器(16)，所述设备例如是电解单元(3)。
6.根据权利要求5所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述灭火系统(50)布置在所述电解单元平台(32)处或附近，特别是所述容器(16)处或附近。
7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述灭火系统(50)布置在所述机舱(6)处或附近。
8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述电解单元(3)包括脱盐单元(11)，其中供应到所述灭火系统(50)的所述输入流体(9)在到达所述灭火系统(50)之前被引导通过所述脱盐单元(11)，以避免盐和其他杂...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·索伦森，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：
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